Η Ελλάδα αποτελεί μία από τις βασικές ελαιοπαραγωγικές χώρες, καλύπτοντας το 17% της παγκόσμιας παραγωγής. Η παραγωγική διαδικασία λαμβάνει χώρα σε ελαιοτριβεία φυγοκεντρικού τύπου τριών φάσεων και δύο φάσεων. Στην πρώτη περίπτωση, παράγονται τρεις εκροές, το ελαιόλαδο, το υγρό απόβλητο και η παχύρευστη ελαιοπυρήνα. Στη δεύτερη περίπτωση, εκτός από το ελαιόλαδο προκύπτει και ένα παχύρευστο παραπροϊόν, η υγρή ελαιοπυρήνα.
Τα παραπροϊόντα της ελαιοπαραγωγικής διαδικασίας, λόγω της απευθείας διάθεσης στο έδαφος ή στα ποτάμια ή στη θάλασσα, επιδρούν δυσμενώς και στο περιβάλλον λόγω του υψηλού οργανικού φορτίου και της τοξικής δράσης ορισμένων συστατικών τους. Για το λόγο αυτό υπάρχουν πολυάριθμες βιβλιογραφικές αναφορές σχετικές με μεθόδους επεξεργασίας του αποβλήτου, που αφορούν σε φυσικές, χημικές, βιολογικές μεθόδους, με τις τελευταίες να είναι πιο διαδεδομένες και να θεωρούνται πιο αποτελεσματικές.
Η παρούσα μελέτη στοχεύει στην εκτίμηση του κινδύνου του ελαιουργικού αποβλήτου για το υδάτινο οικοσύστημα και της αποτελεσματικότητας τριών βιολογικών μεθόδων επεξεργασίας του, ως προς τη μείωση της τοξικότητας, με σκοπό την ασφαλή διάθεση στο περιβάλλον. Πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις των φυσικοχημικών παραμέτρων των απορροών που προέκυψαν από την επεξεργασία του αποβλήτου με τον μύκητα Pleurotus ostreatus, καθώς και από την αναερόβια επεξεργασία σε αντιδραστήρες για παραγωγή υδρογόνου και μεθανίου. Η αποτελεσματικότητα των μεθόδων ελέγχθηκε μέσω της οικοτοξικολογικής προσέγγισης με τη χρήση των μικροβιοτεστ Thamnotoxkit F και Daphtoxkit FTM pulex και του τεστ τοξικότητας με έμβρυα ιχθύος (Danio rerio).
Θα πρέπει να επισημανθεί ότι ανάλογη ολοκληρωμένη μελέτη τοξικότητας των αποβλήτων των ελαιουργείων δεν έχει γίνει στη χώρα μας, γεγονός που καθιστά την όλη προσπάθεια ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα.
Λήφθηκαν 7 δείγματα ανεπεξέργαστου ελαιουργικού αποβλήτου, 16 δείγματα από την επεξεργασία με P. ostreatus, 50 δείγματα από τον αναερόβιο αντιδραστήρα για παραγωγή υδρογόνου και 25 από τον αντιδραστήρα για παραγωγή μεθανίου.
Η επίπτωση του ελαιουργικού αποβλήτου στα υδάτινα οικοσυστήματα και συγκεκριμένα σε ποτάμι, πραγματοποιήθηκε με την εφαρμογή της μεθοδολογίας για την εκτίμηση κινδύνου, μέσω του λόγου RQ (Risk Quotient) από όπου προέκυψε ότι ο κίνδυνος είναι ιδιαίτερα υψηλός.
Η φυσικοχημική ανάλυση των δειγμάτων έδειξε υψηλές τιμές στις παραμέτρους που αναλύθηκαν, ακόμα και μετά την επεξεργασία, καθώς και μεγάλη διακύμανση αυτών σε δείγματα της ίδιας κατηγορίας.
Από τους ελέγχους τοξικότητας που εφαρμόστηκαν, υπολογίσθηκαν οι τιμές τοξικότητας LC50 και εν συνεχεία οι τοξικές μονάδες (ΤU). Μέσω αυτών, το ελαιουργικό απόβλητο κατατάσσεται στην κατηγορία «πολύ τοξικό» (D. pulex) και «εξαιρετικά τοξικό» (Τ. platyurus και D. rerio), με τιμές ΤU να κυμαίνονται από 60,2 – 330,9. Η τοξικότητα συνδέεται άμεσα με τις φαινόλες, τα νιτρώδη, τα αμμωνιακά, τις τανίνες, τα θειικά ιόντα, τα ολικά χλωριόντα και τα ολικά διαλυμένα στερεά.
Η απορροή της πρώτης μεθόδου επεξεργασίας (με P. ostreatus), είχε μειωμένες συγκεντρώσεις φαινολικών και τανίνων και υψηλές εκείνες των υπόλοιπων παραμέτρων. Σύμφωνα με τους ελέγχους τοξικότητας με Daphtoxkit pulex και Thamnotoxkit, αυτή συσχετίζεται με τα αμμωνιακά, τις φαινόλες και τα ολικά διαλυμένα στερεά, ενώ στα zebrafish δεν εμφάνισαν συσχέτιση. Η απορροή χαρακτηρίστηκε «πολύ τοξική» (TU = 52,4 – 91,5).
Στην αναερόβια επεξεργασία για παραγωγή υδρογόνου χρησιμοποιήθηκαν δύο τύποι αποβλήτου: υγρό απόβλητο από ελαιοτριβείο τριών φάσεων και ελαιοπολτός από ελαιοτριβείο δύο φάσεων. Οι έλεγχοι τοξικότητας με τα καρκινοειδή χαρακτήρισαν και τους δύο τύπους απορροών «πολύ τοξικές» (TU = 26,8 – 68,7) ενώ με το zebrafish το υγρό απόβλητο κρίθηκε «εξαιρετικά τοξικό» (TU = 132,2) και ο ελαιοπολτός «πολύ τοξικός» (TU = 73,5). Η D. pulex επηρεάστηκε από τα ιόντα NO-3, NO-2 , SO-24 , Cl- και το COD του υγρού αποβλήτου, ενώ υπήρξε συσχέτιση με όλους τους παράγοντες του ελαιοπολτού εκτός του COD. Οι τιμές του COD συσχετίστηκαν με τις τιμές τοξικότητας του Thamnotoxkit και στους δύο τύπους απορροών, ενώ το zebrafish εμφάνισε ευαισθησία έναντι των νιτρωδών, νιτρικών, αμμωνιακών και χλωριόντων του υγρού αποβλήτου και μόνο στις συγκεντρώσεις των φαινολικών του ελαιοπολτού.
Κατά την αναερόβια επεξεργασία για παραγωγή μεθανίου οι έλεγχοι τοξικότητας κατέταξαν την απορροή στην κατηγορία «πολύ τοξική» (TU = 23,9 – 45,5). Οι τιμές τοξικότητας του Daphtoxkit συσχετίστηκαν με τα νιτρικά, τα αμμωνιακά, το pH και την αγωγιμότητα, ενώ οι τιμές που προέκυψαν από το Thamnotoxkit επηρεάστηκαν από τις φαινόλες, τις τανίνες και τις λιγνίνες. Και σε αυτή την περίπτωση, το zebrafish, δεν φάνηκε να επηρεάζεται από τις παραμέτρους που αναλύθηκαν.
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των ελέγχων με zebrafish, που ήταν το πιο ευαίσθητο είδος, η τοξικότητα της απορροής μειώθηκε σε σχέση με το ανεπεξέργαστο απόβλητο κατά 60% στην επεξεργασία με μύκητα, 65% στην αναερόβια χώνευση για παραγωγή υδρογόνου και 86% στην αναερόβια χώνευση για παραγωγή μεθανίου. Ωστόσο η εκροή παραμένει στη «πολύ τοξική» κατηγορία ώστε να μην θεωρείται ασφαλής για διάθεση στο περιβάλλον.
Παράλληλα, πραγματοποιήθηκε ανίχνευση μικροβιακών πληθυσμών στο ελαιουργικό απόβλητο και στο αναερόβια επεξεργασμένο για παραγωγή υδρογόνου. Ανιχνεύτηκαν τόσο οργανισμοί που αποδομούν τις φαινολικές ενώσεις (Pseudomonas aeruginosa) όσο και παθογόνοι (Citrobacter, Enterobacter clocae, Aeromonas hydrophila, Pseudomonas sp.), οι οποίοι εμφάνισαν συσχέτιση με τα αποτελέσματα των ελέγχων τοξικότητας με zebrafish, ερμηνεύοντας σε κάποιο βαθμό την ευαισθησία του είδους. Εμφανίστηκαν διαφορές μεταξύ των μικροβιακών πληθυσμών στους δύο τύπους αποβλήτου, με μόνο κοινό είδος το Enterobacter clocae.
Τέλος, με τη χρήση της ατομικής απορρόφησης ανιχνεύτηκαν βαρέα μέταλλα, τα οποία θεωρείται ότι προκάλεσαν τις παρατηρηθείσες δυσμορφίες στα έμβρυα του zebrafish μετά από έκθεση 7 ημερών, όπως έλλειψη χρώσης και σκελετικές δυσμορφίες. Οι μέσοι όροι των συγκεντρώσεων των βαρέων μετάλλων στα δείγματα κυμάνθηκαν μεταξύ 3,645 – 6,074 μg Hg/l, 0,488 – 1,017 mg Cu/l, 0,137 – 0,712 mg Mn/l, 0,190 – 3,198 mg Zn/l, 0,205 – 0,505 mg Cr/l, μη ανιχνεύσιμο - 0,106 mg Cd/l και 0,135 – 0,271 mg Pb/l.
Συμπεραίνεται ότι η τοξικότητα των απορροών προκαλείται από συνδυασμό παραμέτρων, μεταξύ των οποίων περιλαμβάνονται οι φαινόλες, οι τανίνες, τα αμμωνιακά, τα νιτρικά και τα νιτρώδη. Εκτός αυτών όμως, εκτιμάται ότι συνεισφέρουν στην τοξικότητα και οι μικροβιακοί πληθυσμοί αλλά και τα βαρέα μέταλλα.
Οι αναφερθείσες μέθοδοι επεξεργασίας αποδεικνύονται ιδιαίτερα αποτελεσματικές στη μείωση της τοξικότητας του ελαιουργικού αποβλήτου, με τη μέθοδο της αναερόβιας χώνευσης για παραγωγή μεθανίου να αναδεικνύεται η πιο αποτελεσματική. Ωστόσο η μείωση αυτή δεν είναι αρκετή για να καταστήσει την εκροή ασφαλή για απόρριψη σε υδάτινα οικοσυστήματα.
Τέλος, η παρούσα μελέτη προσφέρει νέα δεδομένα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από την επιστημονική κοινότητα για την αναζήτηση και ανάπτυξη περιβαλλοντικά φιλικότερων μεθόδων επεξεργασίας των συγκεκριμένων αποβλήτων, αλλά και εργαλεία στους αρμόδιους θεσμικούς φορείς για τη συστηματική παρακολούθηση και τον έλεγχο των επιπτώσεων σύνθετων αποβλήτων στο περιβάλλον. / Greece is one of the major olive oil producing countries, covering 17% of the worldwide production. In the recent years, the productive process takes place in centrifugal type olive oil mills of three phases and two phases. In the first case, three outflows are produced, the olive oil, the liquid wastewaters and oil-stone. In the second case, apart from olive oil, the by-product is a semi-solid waste called olive pulp.
The by-products of the olive oil process provoke serious repercussions to the environment from the uncontrolled disposal to the soil and to the rivers or to the sea, because of the high organic load and the especially toxic action of certain components. For this reason many bibliographic reports exist regarding treatment methods of this waste, which include physical, chemical and biological methods, with the last to be considered more effective.
The present study aims to the risk assessment of olive oil mill wastewaters (OMW) posed to aquatic ecosystems and to the estimation of the effectiveness of three biological treatment methods regarding the reduction of toxicity, driving to safe environmental disposal. Analyses of the physicochemical characteristics were conducted for the effluents that resulted from the treatment of the waste with the white rot fungus Pleurotus ostreatus, as well as from the anaerobic treatment in reactors for hydrogen and methane production. The effectiveness of the aforementioned methods was validated via the ecotoxicological approach with the use of the two microbiotests Thamnotoxkit F and Daphtoxkit FTM pulex and the embryo toxicity test of the zebrafish Danio rerio.
It must be noted that a similar integrated study has not been conducted not only in Greece but worldwide, a fact rendering the whole effort especially interesting.
Seven (7) samples of the untreated OMW were collected from a three phase system, 16 samples from the outflow of the treatment with P. ostreatus, 50 samples from the anaerobic reactor for hydrogen production and 25 samples from the methane producing reactor.
The repercussion of OMW to the aquatic ecosystems and specifically to a river, was realised with the application of the risk assessment methodology, via the Risk Quotient (RQ). The results indicate that the risk is quite high seasonally.
The physicochemical analyses of the samples revealed high values in the parameters that were analyzed, even after the treatments, as well as a high deviation of the values, even in samples of the same category.
The toxicity test results were expressed in LC50 values according to the test protocols that were transformed to toxic units (TU), in order to categorize the samples. The untreated samples were classified in the category “very toxic” (against D. pulex) and “extremely toxic” (against T. platyurus and D. rerio), with TU values that oscillated from 60,2 - 330,9. The toxicity appears to be influenced considerably by phenols but also by nitrates, ammonium, tannins, the sulphuric ions, total chlorine and total dissolved solids.
The first treatment method (with P. ostreatus), resulted in an effluent with decreased concentrations of phenols and tannins, but the remaining toxic parameters had high values. The results of the toxicity tests with Daphtoxkit pulex and Thamnotoxkit were correlated with ammonium, phenols and total dissolved solids, while zebrafish were not cross-correlated. The outflow was characterized as “very toxic”, while the TU oscilated from 52,4 - 91,5.
In the anaerobic treatment for hydrogen production two types of wastes were used: liquid wastewaters and olive pulp from a three phase and two phase olive oil mill respectivelly. Toxicity tests with the crustaceans characterized the two types of outflows as “very toxic” (TU = 26,8 - 68,7) while according to the zebrafish test only the liquid wastewater was assessed as “exceptionally toxic” (TU = 132,2) whereas the olive pulp as “very toxic” (TU = 73,5). D. pulex was influenced by ions such as NO-3, NO-2 , SO-24 , Cl- and COD from the treated OMW, whereas all parameters from the olive pulp revealed good correlation to D. pulex with the exception of COD. The results from the Thamnotoxkit test correlated with COD in both types of effluents, while zebrafish presented a sensitivity against the concentrations of nitrates, nitrites, ammonium and chlorine.
In the case of anaerobic treatment for the production of methane the toxicity tests classified the outflow in the category “very toxic” (TU = 23,9 - 45,5). The toxicity values of Daphtoxkit were correlated with nitrites, ammonium, pH and conductivity, while the values that resulted from Thamnotoxkit were influenced by phenols, tannins and lignin. Also in this case, zebrafish, it did not appear to be influenced from the analyzed parameters.
According to the results of the zebrafish tests that were the most sensitive, the toxicity of the treated effluents was decreased compared to that of the untreated wastewaters, by 60% in the treatment with the white rot fungi, 65% in the anaerobic reactor for hydrogen production and 86% in the anaerobic reactor for the production of methane. All outflows however remain in the “very toxic” category so they are not considered acceptable for environmental disposal.
In addition to the above, microbial populations in the untreated OMW and in the effluent from the anaerobic processe for hydrogen production were detected. Organisms that degrade phenolic compounds were detected (Pseudomonas aeruginosa), as well as others that are considered as pathogens (Citrobacter sp., Enterobacter clocae, Aeromonas hydrophila, Pseudomonas sp.). The later presented cross-correlation with the results of the zebrafish toxicity tests, interpreting in some degree the sensitivity of the species. The microbial flora was differentiated between the untreated and treated effluent presenting only one common species, namely Enterobacter clocae.
Finally, heavy metals were detected in all outflows, which are considered to cause malformations that were observed in this study in zebrafish embryos after a 7-day test. These included lack of pigmentation and spinal deformities. The mean values oscillated between 3,645 - 6,074 μg Hg/l, 0,488 - 1,017 mg Cu/l, 0,137 - 0,712 mg Mn/l, 0,190 - 3,198 mg Zn/l, 0,205 - 0,505 mg Cr/l, not detected- 0,106 mg Cd/l and 0,135 - 0,271 mg Pb/l.
In conclusion, the toxicity of the analyzed samples was caused by a combination of parameters, which included phenols, tannins, ammonium, nitrites and nitrates. However, besides these, the microbial populations but also the heavy metals that were detected probably contribute to the observed toxicity. The particular treatment methods proved to be especially effective in the reduction of toxicity of olive oil mill wastewaters, but the reduction is not capable to render the outflow as safe for disposal in aquatic ecosystems.
Finally, the current study offers data that could be utilized by the relative scientists in order to develop more environmentally friendly methods for the treatment of this specific effluents and additionally provides tools to the government officials for the systematic monitoring and controlling of such complex and hazardous effluents.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/2631 |
| Date | 08 February 2010 |
| Creators | Ρούβαλη, Αγγελική |
| Contributors | Ηλιοπούλου-Γεωργουδάκη, Ιωάννα, Rouvalis, Angela, Ηλιοπούλου-Γεωργουδάκη, Ιωάννα, Κουτσικόπουλος, Κωνσταντίνος, Λυμπεράτος, Γεράσιμος, Κασπίρης, Παναγιώτης, Κούγκολος, Αθανάσιος, Βενιέρη, Δανάη, Νταϊλιάνης, Στέφανος |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
| Relation | Η ΒΥΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. |
Page generated in 0.0047 seconds